JP2012507830A

JP2012507830A - プラズマ処理装置及びプラズマアンテナ

Info

Publication number: JP2012507830A
Application number: JP2011534383A
Authority: JP
Inventors: ウー，サンホ; ヤン，イルグァン; ソン，ビョンギュ
Original assignee: ユ−ジーンテクノロジーカンパニー．リミテッド
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: JP5660332B2; WO2010062040A3; WO2010062040A2; KR20100049208A; US9564294B2; KR101037917B1; CN102204416A; CN102204416B; US20110198032A1

Abstract

本発明の一の実施形態によれば、プラズマ処理装置は、被処理体に対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの側部を囲むように配置され、前記内部空間に電界を形成して前記内部空間に供給されたソースガスからプラズマを生成するアンテナと、を含み、前記アンテナは、第１回転方向に沿って前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成し、前記第１回転方向に沿って電流が流れるらせんアンテナと、前記チャンバーの前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端に接続され、前記第１回転方向と反対方向に電流が流れる延長アンテナと、前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマアンテナに関し、さらに詳しくは延長アンテナを備えるプラズマ処理装置及びプラズマアンテナに関する。

半導体装置はシリコーン基板上に複数の層（ｌａｙｅｒｓ）を有しており、このような層は蒸着工程を介して基板上に蒸着される。このような蒸着工程は幾つかの主なイシューを有しており、このようなイシューは蒸着された膜を評価して蒸着方法を選択することにおいて重要である。

第１は蒸着された膜の質である。これは組成、汚染レベル、欠陥密度、そして機械的及び電気的特性を意味する。膜の組成は蒸着条件によって変えることができ、これは特定な組成を得るために非常に重要である。

第２は、ウエハを横渡る均一の厚さである。特に、段差が形成された非平面形状のパターン上部に蒸着された膜の厚さが非常に重要である。蒸着された膜の厚さが均一であるか否かは段が形成された部分に蒸着された最小の厚さをパターンの上部面に蒸着された厚さで割った値に定義されるステップカバレッジを介して判断することができる。

蒸着とかかる他のイシューは、空間を充填することである。これは、金属ラインの間を酸化膜を含む絶縁膜で詰めるギャップ充填を含む。ギャップは、金属ラインを物理的および電気的に絶縁させるために提供される。

このようなイシューのうち均一度は、蒸着工程とかかる重要なイシューの一つであり、不均一の膜は金属配線上において高い電気抵抗を起こし、機械的破損の可能性を増加させる。

本発明の目的は、工程均一度を確保することができるプラズマ処理装置及びプラズマアンテナを提供することにある。

本発明の他の目的は、以下の詳しい説明と添付の図面からより明らかになるはずである。

本発明の一の実施形態によれば、被処理体に対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの側部を囲むように配置され、前記内部空間に電界を形成して前記内部空間に供給されたソースガスからプラズマを生成するアンテナと、を含み、前記アンテナは、第１回転方向に沿って前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成し、前記第１回転方向に沿って電流が流れるらせんアンテナと、前記チャンバーの前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端に接続され、前記第１回転方向と反対方向に電流が流れる延長アンテナと、前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含む。

前記延長アンテナは、前記らせんアンテナの前記一端とほぼ同様な高さに位置することができる。

本発明の他の実施形態によれば、被処理体に対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの側部を囲むように配置され、前記内部空間に電界を形成して前記内部空間に供給されたソースガスからプラズマを生成するアンテナ、とを含み、前記アンテナは、前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成するらせんアンテナと、前記チャンバーの前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端とほぼ並びに離隔されて配置され、前記一端とほぼ同様な高さに位置する延長アンテナと、前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含む。

前記らせんアンテナに流れる電流の方向と前記延長アンテナに流れる電流の方向は互いに反対であることができる。

本発明の一の実施形態によれば、電界を形成してソースガスからプラズマを生成するプラズマアンテナにおいて、第１回転方向に沿って前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成し、前記第１回転方向に沿って電流が流れるらせんアンテナと、前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端に接続し、前記第１回転方向と反対方向に電流が流れる延長アンテナと、前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含む。

本発明の他の実施形態によれば、電界を形成してソースガスからプラズマを生成するプラズマアンテナにおいて、一側から他側を向いてらせん形状を形成するらせんアンテナと、前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端とほぼ並びに離隔されて配置され、前記一端とほぼ同様な高さに位置する延長アンテナと、前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含む。

前記らせんアンテナに流れる電流の方向と前記延長アンテナに流れる電流の方向は、互いに反対であることができる。

本発明によれば、チャンバー内に均一な密度を有するプラズマを生成することができる。また、プラズマを用いる被処理体に対する工程均一度を確保することができる。

本発明によるプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマアンテナを示す斜視図である。図２に示すプラズマアンテナを示す平面図である。図３のＩ−Ｉに沿って構成した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図１〜図４を参照してさらに詳しく説明する。本発明の実施形態は、多様な形態に変更されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものとして解釈されてはならない。本発明の実施形態を発明が属する当該技術分野にて通常の知識を有する者において本発明をさらに詳しく説明するために提供されるものである。よって、図面に示す各の要素の形状はより明らかな説明を強調するために誇張されることもある。

一方、以下ではＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）方式のプラズマ工程を例として説明するが、本発明は多様なプラズマ工程に応用されることができる。また、以下では基板を例として説明するが、本発明の多様な被処理体に応用されることができる。

図１は、本発明によるプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

プラズマ処理装置は、基板Ｗに対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバー１０を含む。チャンバー１０は、工程チャンバー１２と生成チャンバー１４に分けられ、工程チャンバー１２内では基板に対する工程が行われ、生成チャンバー１４では外部から供給されるソースガスからプラズマが生成される。

工程チャンバー１２内には、支持プレート２０が設けられ、支持プレート２０上には基板Ｗが置かれる。基板Ｗは、工程チャンバー１２一側に形成された入口１２ａを介して工程チャンバー１２内部に投入され、投入された基板は支持プレート２０上に置かれる。また、支持プレート２０は、静電チャックであることができ、支持プレート２０上に置かれたウエハの温度を精密に制御するために別途のヘリウム（Ｈｅ）後面冷却システム（図示せず）を備えることができる。

生成チャンバー１４の外周面には、プラズマアンテナ１６が提供される。プラズマアンテナ１６は、入力ライン（図示せず）を介して高周波電源に接続され、プラズマアンテナ１６と高周波電源の間には整合器（図示せず）が提供される。高周波電源を介して高周波電流を供給すると、供給された高周波電流はプラズマアンテナ１６に供給される。プラズマアンテナ１６は高周波電流を磁場に変更し、チャンバー１０内部に供給されたソースガスからプラズマを生成する。

工程チャンバー１２の一側には、排気ライン３４が接続され、排気ライン３４上にはポンプ３４ａが接続される。チャンバー１０内部で生成されたプラズマ及び反応副産物などは排気ライン３４を介してチャンバー１０の外部に排出され、ポンプ３４ａはこれを強制排出する。

チャンバー１０内部のプラズマ及び反応副産物などは、排気プレート３２を介して排気ライン３４に輸入される。排気プレート３２は、支持プレート２０の外則に支持プレート２０とほぼ並びに配置される。チャンバー１０内部のプラズマ及び反応副産物などは排気プレート３２に形成された排気孔３２ａを介して排気ライン３４に輸入される。

図２は図１に示すプラズマアンテナ１６を示す斜視図であり、図３は図２に示すプラズマアンテナを示す平面図である。図４は図３のＩ−Ｉに沿って構成した図である。

プラズマアンテナ１６は、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００を含む。第１及び第２アンテナ１００、２００は、ほぼ同様な構成及び機能を有する。

図２に示すように、第１アンテナ１００は第１入力アンテナ１２０、第１出力アンテナ１４０、第１らせんアンテナ１６０を含む。第１らせんアンテナ１６０は右回りに沿って生成チャンバー１４の下部から上部を向いてらせん形状を形成し、生成チャンバー１４の外周面を囲む。第１入力アンテナ１２０は、第１らせんアンテナ１６０の下端に接続され、第１出力アンテナ１４０は第１らせんアンテナ１６０の上端に接続される。

図２に示すように、第１アンテナ１００は、第１延長アンテナ１２２及び第１下部接続アンテナ１２４をさらに備え、第１入力アンテナ１２０は第１延長アンテナ１２２及び第１下部接続アンテナ１２４を介して第１らせんアンテナ１６０の下端に接続される。第１延長アンテナ１２２は、第１らせんアンテナ１６０の下端とほぼ並びに離隔されて配置され、ほぼ同様な高さに位置する。第１下部接続アンテナ１２４は第１延長アンテナ１２２と第１らせんアンテナ１６０を接続する。

図２に示すように、第１アンテナ１００は、第１上部接続アンテナ１４２をさらに備え、第１出力アンテナ１４０は、第１上部接続アンテナ１４２を介して第１らせんアンテナ１６０の上端に接続される。

図２に示すように、第２アンテナ２００は第２入力アンテナ２２０、第２出力アンテナ２４０、第２らせんアンテナ２６０を含む。第２らせんアンテナ２６０は時計回りに沿って生成チャンバー１４の下部から上部を向いてらせん形状を形成し、生成チャンバー１４の外周面を囲む。第２らせんアンテナ２６０は、第１らせんアンテナ１６０とほぼ並びに配置され、相互交代に配置される。

第２入力アンテナ２２０は、第２らせんアンテナ２６０の下端に接続され、第２出力アンテナ２４０は第２らせんアンテナ２６０の上端に接続される。第２入力アンテナ２２０は、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の中心を基に第１入力アンテナ１２０の反対に位置し、第１出力アンテナ１４０と隣接に配置される。これと同様に、第２出力アンテナ２４０は、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の中心を基に第１出力アンテナ１４０の反対に位置し、第１入力アンテナと隣接に配置される。

図２に示すように、第２アンテナ２００は、第２延長アンテナ２２２及び第２下部接続アンテナ２２４をさらに備え、第２入力アンテナ２２０は第２延長アンテナ２２２及び第２下部接続アンテナ２２４を介して第２らせんアンテナ２６０の下端に接続される。第２延長アンテナ２２２は、第２らせんアンテナ２６０の下端とほぼ並びに離隔されて配置され、ほぼ同様な高さに位置する。また、第２延長アンテナ２２２は、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の中心を基に第１延長アンテナ１２２の反対に位置する。第２下部接続アンテナ２２４は第２延長アンテナ２２２と第２らせんアンテナ２６０を接続する。

図２に示すように、第２アンテナ２００は、第２上部接続アンテナ２４２をさらに備え、第２出力アンテナ２４０は、第２上部接続アンテナ２４２を介して第２らせんアンテナ２６０の上端に接続される。

以下、図２〜４に示すプラズマアンテナ１６に対して説明すると以下のようである。先に説明した第１及び第２入力アンテナ１２０、２２０は、高周波電源に接続され、高周波電源を介して高周波電流を供給すると、供給された高周波電流は第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０に供給される。図３に示すように、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０を流れる高周波電流の方向は、時計回りである。第１及び第２らせんアンテナ１６０，２６０は、高周波電流を磁場に変更してチャンバー１０内部にプラズマを生成する。

一方、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０に供給された高周波電流は、第１及び第２下部接続アンテナ１２４、２２４を介して第１及び第２延長アンテナ１２２、２２２に供給され、第１及び第２延長アンテナ１２２、２２２は高周波電流を磁場に変更する。これを介して、第１延長アンテナ１２２は、第１らせんアンテナ１６０の下端で生じる磁場を補強し、第２延長アンテナ２２２は、第２らせんアンテナ２６０の下端で生じる磁場を補強する。即ち、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の下端で生じる磁場は第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の両端間に位置する領域で生じる磁場より弱く、これによって基板の円周方向に沿って均一にならない。第１及び第２延長アンテナ１２２、２２２によって生じる磁場は第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の下端で各々生じる磁場を補完して工程均一性を確保する。

このとき、図３に示すように、第１及び第２延長アンテナ１２２、２２２に流れる高周波電流の方向は左回りであり、第１及び第２下部接続アンテナ１２４、２２４を介して高周波電流の方向は右回りに変換される。

上述によれば、第１及び第２らせんアンテナ１６０、２６０の下端によって生じる工程不均一を解消することができることから、プラズマを用いる被処理体に対する工程均一度を確保することができる。

本発明を好ましい実施形態を介して詳しく説明したが、これと異なる実施形態も可能である。よって、以下に記載される請求項の技術的思想と範囲は好ましい実施形態に限定されればならない。

Claims

被処理体に対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバーと、
前記チャンバーの側部を囲むように配置され、前記内部空間に電界を形成して前記内部空間に供給されたソースガスからプラズマを生成するアンテナと、を含み、
前記アンテナは、
第１回転方向に沿って前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成し、前記第１回転方向に沿って電流が流れるらせんアンテナと、
前記チャンバーの前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端に接続され、前記第１回転方向と反対方向に電流が流れる延長アンテナと、
前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記延長アンテナは、前記らせんアンテナの前記一端とほぼ同様な高さに位置することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
被処理体に対する工程が行われる内部空間を提供するチャンバーと、
前記チャンバーの側部を囲むように配置され、前記内部空間に電界を形成して前記内部空間に供給されたソースガスからプラズマを生成するアンテナ、とを含み、
前記アンテナは、
前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成するらせんアンテナと、
前記チャンバーの前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端とほぼ並びに離隔されて配置され、前記一端とほぼ同様な高さに位置する延長アンテナと、
前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記らせんアンテナに流れる電流の方向と前記延長アンテナに流れる電流の方向は互いに反対であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
電界を形成してソースガスからプラズマを生成するプラズマアンテナにおいて、
第１回転方向に沿って前記チャンバーの一側から前記チャンバーの他側を向いてらせん形状を形成し、前記第１回転方向に沿って電流が流れるらせんアンテナと、
前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端に接続し、前記第１回転方向と反対方向に電流が流れる延長アンテナと、
前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含むことを特徴とするプラズマアンテナ。
前記延長アンテナは、前記らせんアンテナの前記一端とほぼ同様な高さに位置することを特徴とする請求項５に記載のプラズマアンテナ。
電界を形成してソースガスからプラズマを生成するプラズマアンテナにおいて、
一側から他側を向いてらせん形状を形成するらせんアンテナと、
前記一側に位置する前記らせんアンテナの一端とほぼ並びに離隔されて配置され、前記一端とほぼ同様な高さに位置する延長アンテナと、
前記延長アンテナと前記らせんアンテナを接続する接続アンテナと、を含むことを特徴とするプラズマアンテナ。
前記らせんアンテナに流れる電流の方向と前記延長アンテナに流れる電流の方向は、互いに反対であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマアンテナ。